應(yīng)用案例
燒結(jié)工藝加水點(diǎn)分別位于燒結(jié)機(jī)的一次混合機(jī)、二次混合機(jī)滾筒內(nèi)，因此微波水分儀分別安裝在一混后皮帶、二混后皮帶(工藝要求)，可以更快速的測(cè)量混合后燒結(jié)料含水量，利于智能加水系統(tǒng)及時(shí)進(jìn)行水分值調(diào)整，把水分控制在工藝要求的目標(biāo)值，達(dá)到穩(wěn)定燒結(jié)礦質(zhì)量的目的。
1、如下圖所示配料室通過配料稱下料，將不同料種的料下到混1皮帶機(jī)上，混1皮帶機(jī)將料運(yùn)送到混合機(jī)內(nèi)進(jìn)行混合并且加水，混1皮帶機(jī)上裝有計(jì)量稱，實(shí)時(shí)稱出混1上的過料量?；旌蠙C(jī)在運(yùn)行過程中，物料從混合機(jī)頭部進(jìn)入，加水管從頭部進(jìn)行加水，經(jīng)過數(shù)分鐘混合后，從尾部排出，尾部的微波水分儀實(shí)時(shí)檢測(cè)出物料水分，物料排出水分要保持在一個(gè)合理的范圍。頭部加水量的具體數(shù)值是自動(dòng)加水系統(tǒng)的關(guān)鍵。
2、現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)情況
控制系統(tǒng)硬件包括一臺(tái)模型服務(wù)器、一臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器以及相關(guān)燒結(jié)過程控制模型軟件及研華工控機(jī)等
3、影響物料加水量的因素
（1）物料水分率的變化，會(huì)直接影響進(jìn)混合機(jī)物料的水分，對(duì)于這種情況，由于變化前是不可知的，只能通過微波水分儀檢測(cè)到的水分值進(jìn)行判斷。
（2）混合機(jī)入料量的變化，入料量越多需要的加水量越多，入料量越少需要的加水量越少。
（3）加水裝置本身的誤差；加水裝置本身加水量也存在滯后或者誤差，這其中包括流量計(jì)誤差，變頻器的響應(yīng)速度，控制系統(tǒng)產(chǎn)生的超調(diào)等等，這也會(huì)影響物料的最終水分率，所以正確選擇加水系統(tǒng)的硬件設(shè)備，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)非常重要。加水系統(tǒng)的硬件一般有兩種，通過變頻器調(diào)節(jié)加水或者使用調(diào)節(jié)閥門調(diào)節(jié)加水。兩種方法類似，我們以變頻器為例。
4、加水中影響加水量的因素及采用的控制方法
在本工程中，為了得到滿意的目標(biāo)水分率，我采用了多種控制方式來保證加水的及時(shí)準(zhǔn)確，而其中最重要的控制方法是前饋和反饋?，F(xiàn)在我們結(jié)合實(shí)際使用分別對(duì)兩種方法進(jìn)行介紹，由于混1上的計(jì)量稱到混合機(jī)頭部有一段距離，皮帶從計(jì)量稱到混合機(jī)頭部所需時(shí)間為T1秒，所以混合機(jī)稱得的重量也需要延遲T1秒后才是混合機(jī)頭部實(shí)時(shí)的入料量。
（1）前饋控制：由于生產(chǎn)的需要，配料室下料量會(huì)不斷變化，而加水量和下料量成正比，因此系統(tǒng)必須實(shí)時(shí)對(duì)此原因引起的加水量需求變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，否則將會(huì)嚴(yán)重影響出料口的物料水分率，為此我們引入前饋控制。在前饋計(jì)算中混合機(jī)初次入料時(shí)，由操作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)人工設(shè)置變頻器頻率HZ調(diào)節(jié)加水量，混合機(jī)加水量FI，下料量延遲T1秒后的值WI，物料實(shí)際水分率MI1，當(dāng)實(shí)際水分率達(dá)到生產(chǎn)要求并平穩(wěn)運(yùn)行一段時(shí)間和，由程序自動(dòng)截取該種料的加水量FI1，料量WI1，水分率MI1的值。在接下來的計(jì)算中，我們將以此時(shí)的加水量FI1的加水基準(zhǔn)值，此時(shí)的料量WI1為下料量基準(zhǔn)值，作為前饋計(jì)算的依據(jù)。將原料的實(shí)時(shí)進(jìn)料量WI2延遲T1秒后與基準(zhǔn)值WI1進(jìn)行相除得出系數(shù)WS，再用WS乘以基準(zhǔn)加水量FI1，其結(jié)果為FI2作為前饋加水量（非總加水量）。由于前饋的加水量與實(shí)際料量成簡(jiǎn)單的正比關(guān)系，所以其在料量稱量準(zhǔn)確，皮帶運(yùn)行時(shí)間精確的情況下，前饋控制的各方面都十分讓人滿意。
（2）反饋控制：混合機(jī)出料口出料并經(jīng)微波水分儀檢測(cè)得出實(shí)際水分值。而此時(shí)實(shí)際水分值和目標(biāo)水分值仍有偏差。引起這種情況的原因，既有可能是前饋加水誤差引起的，也有可能是原料含水量變化引起的。由于混合機(jī)物料混合時(shí)間長(zhǎng)，料從入料口到出料口需要數(shù)分鐘，如果使用PID控制，則時(shí)間滯后過大，調(diào)節(jié)效果差強(qiáng)人意，因此再設(shè)計(jì)時(shí)候并未使用PID控制，而是采用了一種更為簡(jiǎn)單的計(jì)算方式。在本設(shè)計(jì)中，我首先對(duì)實(shí)際水分率最近十秒內(nèi)的數(shù)值進(jìn)行平均，以降低干擾信號(hào)的擾動(dòng)。隨后，用目標(biāo)水分率減去實(shí)際水分率，取得差值乘以進(jìn)料量，其值為FI2。但因?yàn)榛旌蠙C(jī)混合時(shí)間為T2秒，所以不能將補(bǔ)償值實(shí)時(shí)的傳給計(jì)算中，而應(yīng)該每T2秒取一次值，且將歷次取值進(jìn)行疊加，疊加后的值再與重量系數(shù)WS相乘后為FI3
手動(dòng)修正：在自動(dòng)加水時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)非正常情況，或者當(dāng)操作人員想對(duì)加水進(jìn)行快速干預(yù)時(shí)，還可以使用手動(dòng)加入修正值的辦法。例如當(dāng)操作人員想在現(xiàn)在的加水量設(shè)定值的基礎(chǔ)上，增加或減少加水量，便可以輸入相應(yīng)修正量FI4（正負(fù)數(shù)均可），程序則可以迅速與前饋值FI2反饋至FI3相加，并將最終結(jié)果FI5作為系統(tǒng)加水量設(shè)定值。
FI2:前饋計(jì)算加水量
FI3:反饋計(jì)算加水量
FI4：手動(dòng)修改值
FI5:總加水量
FI5=FI2+FI3+FI4